危险废物处理处置.ppt
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1、危险废物处理处置,环境科学系监察G072,危险废物是具有腐蚀性、急性毒性、反应性、传染性、放射性等一种或一种以上危害特性的废物,在国家危险废物名录中列出了47类危险废物。我国是一个危险废物的产生大国,据统计,2002年,全国工业固体废物产生量为9,5亿吨,工业固体废物排放量为26352万吨,危险废物产生量1000万吨,而且以每年3的速率增加,因此,加强危险废物的处置工作应是当务之急。目前,我国提出了危险废物处理的“资源化、减量化、无害化”三原则;欧盟国家也提出了“废物避免、废物循环、以对环境良性方式适当处理”的管理原则。这就要求危险废物处理的全过程遵循并贯彻这一原则,而加强危险废物的预处理及再
2、处理正是保证实现这一原则的重要环节。现行的危险废物处理方式主要有焚烧及填埋两种方式,另外,还有其它一些物理或化学的辅助方法,现就危险废物的两种主要处理方式的预处理及再处理技术作一些探讨。,常见的危险废物处理方法,预处理 物理化学法 微生物处理 填埋场处理,危险废物的预处理技术,预处理的目的 分离物质的方法 改变物质的方法 废物固化/稳定化 预处理技术 再处理技术,预处理的目的,由于危险废物的种类多种多样,其形状、大小、结构及性质各有很大的不同,为了便于对它们进行合适的处理和处置,往往要经过对危险废物进行预加工处理。预处理方法可以减少废物体积,取出废物中的固体或无机物,改变废物物理状态,降低废物
3、浸出毒性,满足废物焚烧处理或填埋处理处置的要求。同时,危险废物预处理有助于实施危险废物的分类收集,推进废物交换,实现危险废物的资源化,减少危险废物的最终处置量。,对废物进行预处理的原因有:,热力处理不适宜处理这种废物。废物含有不能在焚烧工厂(烟气净化系统)进行处理的有毒化合物。废物的稠度不符合有关的法规或条令的标准。废物的浸出毒性等指标不能满足安全填埋要求。,常用的预处理方法有:,物理处理:主要目的为分离物质的操作,如过滤、干燥、沉淀等。化学处理:主要目的为改变物质性质的操作,如氧化、还原、中和等。固化稳定化处理:主要目的为改变物质状态,固定其中的有害物质的操作,如水泥固化、石灰固化、药剂稳定
4、化等。,分离物质的方法,分离物质的主要方法有:过滤沉淀蒸馏浮选干燥萃取浮选超滤、纳滤等特殊的分离方法,2.1 过滤 过滤是一种在废水和泥浆处理中最普遍采用的固液分离方法。,处理,标准过滤程序图1,在对固体和液体组分进行分离后,分别得到干燥的污泥和残留的液相。被分离出来的污泥能够在填埋场进行处置,但如果有机物含量高则应用焚烧来进行处理。液相的进一步的处理依赖于其所含固体物质的多少。假如它满足法规标准的要求即可排放;如果不能满足标准,则应进一步加以处理。过滤是一种非常普遍使用的过程,有很多技术可供采用。通常过滤用于废水处理。,常见的过滤设备包括:,板框式压滤机压力式薄膜滤器真空转鼓过滤机厢式压滤机
5、,板框式压滤机,图2 板框式压滤机和真空转鼓过滤机的典型参数,真空转鼓过滤机,2.2 沉淀和离心分离,斜板沉淀是一种常见的沉淀技术。,如图为:带有斜板的沉淀池,不断进入斜板沉淀分离器的含有悬浮固体颗粒的水,通过在斜板组件间的进水通道流动。这些水从进水道一侧的斜板组件底部进入流动通道。当水在倾斜的平行板之间向上流动时,水中的固体不断沉降到下面的斜板上,并沿斜板向下滑动进入泥浆槽。澄清的水通过再进水通道对面的溢流堰溢流出沉淀池。可通过调节溢流堰保证在各斜板间的流量相同。就水而言,当他向上流动时,也会从一侧的斜板向另外一侧的斜板方向流动(横向流动),从而将队伍你产生干扰的风险降到最低。靠重力沉降来分
6、离颗粒主要是沉降面积的大小在其重要作用。通过把沉降表面积分为许多紧密的板斜板,单位体积内的表面积大大增加。沉淀池的面积得到有效的利用,而沉淀池的外形尺寸可以减少最小。,离心压滤机是在普通离心分离机基础上发展出来的。如图为离心压滤机:,另外,还有一种特殊的双齿轮驱动的离心压滤机。双齿轮驱动器能够确保微分速度按照卷轴的扭矩自动调节。者通过在旋转齿轮(一级齿轮)的内侧用一个小型二级齿轮驱动该旋转齿轮(一级齿轮)得以实现,而第二级齿轮是在一个有频率转换调控的二级马达的驱动下转动。双齿轮驱动的离心压滤机具有下列有点;在与扭矩特别大的澄清槽驱动器联结时,特别小的差速(微分速度)就能得到污泥和糊状物。离心脱
7、水的效果由于压缩作用而被强化。这套系统达到的脱水程度,是以前只有板框压滤机才能达到的水平。,2.3 蒸馏和浓缩 蒸馏是用来从危险废物产品流中回收有机化合物样品的也想分离技术。蒸馏具有不会破坏产品、没有污水排放、可提高化学品价格以及能满足严格排放标准等特点,是一种可供选择的回收方法。蒸馏方法有多宗类型,例如:旋转蒸发系统 薄膜蒸发器 汽提系统 各种各样的蒸馏系统,旋转蒸发系统的工艺过程可用如图:,简单浓缩和蒸馏过程的典型参数,常用的蒸馏方法有以下五类:,间歇式 连续分馏 公沸蒸馏 萃取精馏 分子蒸馏,2.4 烘干,烘干是一种污泥的热力干燥处理技术,可使预处理过的污泥干燥到含水率低于10%。烘干常
8、常用作污泥在填埋或焚烧前减少体积的预处理方法。此外,某些危险废物沉淀或溶解过程处理以及金属浓缩等过程产生的污泥,都能够采用这种方法来进行处理。在烘干过程中所使用的热传递类型有三种方式;对流烘干 接触烘干 红外线、微波等辐射烘干,下列设备采用典型的直接烘干方法:带式烘干机 转鼓式烘干系统 流化床烘干器机下列设备采用典型的间接烘干方法:盘式烘干机 薄层烘干机 流动床烘干机,2.5 萃取 萃取用来从水相或非水相废物流中去除有机溶质。在这些废物流中有机溶质分布范围从万分之几到百分之几不等;采用萃取方法可以去除大多数有机溶质。虽然这种技术得到了较好的发展,已经较为成熟,但在危险废物的处理领域尚未得到普遍
9、的应用。萃取有两种类型:液液萃取:如从混合物中分离出像酚或者氯代烃类化合物质。液固萃取:如溶解固体废物中的金属(在这种情况下,分离将于化学反应相结合)。,可用萃取来处理的不同类型的废物如下:无极冷却剂溶液 使用过的(动力)燃料 含多氯联苯(PCB)的废物 机油和透平机油,液液萃取的脉冲塔示意图:,2.6 浮选和化学乳化液破坏 浮选,即溶解空气浮选,基本上是一个物理过程,用来从废水或泥浆等废物中去除悬浮的有机或无机固体物质。这种方法常用于浓缩废物流,使其形成污泥,达到回收有价值固体物质或去除有毒固体物质的作用。下列可以采用浮选方法来进行处理:含有有毒污染物的洗涤废水 油性或洗涤乳化液 油脂等 油
10、水混合物,溶解空气浮选(DAF)已经成为一种从工业废水和市政府水中去除悬浮固体、油、脂肪一级其他溶解性的废物流的可接受方法。溶解空气浮选是一种依赖从含有悬浮了、颗粒的溶液中产生的一系列空气排在随后的上升过程中将悬浮颗粒吸附并提高到溶液表面。溶解空气浮现(DAF)过程采用提高空气压力、增加气体在溶液中溶解度的原理。在浮选过程中,将被处理的液流在数倍大气压力的条件下为所饱和。当压力释放时,过量的饱和空气就从溶液中,以微小的空气炮的形式释放出来。这些微小的上升空气炮附着悬浮固体物,从而将这些悬浮物质选到表面。如图为标准的浮选过程:,标准的浮选过程:,在浮选后,所处理的废物被分为三种物流:废气、清洁相
11、和浮选物。假如废气中含有有毒物质,或者现行的法律要求对其进行处理,则必须对所产生的废气进行处理。通常,空气泡所产生的大气排放不会一起环境问题。清洁相可被进一步处理,而浮选出的颗粒物可被处理,然后再进行处理。,在浮选过程中有很多方法可用于破坏乳化液。下面一些物质能用来破坏乳化液:酸 无机盐类 金属盐类 有机物质(絮凝)小区泡沫的试剂,2.8其他分离废物方法2.8.1膜方法的乳化分离,膜技术只用于分离在液体中乳化的或溶解的组成的物理分离过程。通常,膜是要分离的组分在浓缩液中,而溶剂则通过膜。流出液被称为渗透液。膜分离有以下方法:反渗透 纳滤 超滤 微滤,2.8.2离子交换 离子交换通常被用于从危险
12、废物的水相流中去除低浓度的金属离子和阴离子。虽然这种方法已经得到充分的发展,但尚未普遍应用于工业上。离子交换已经用于回收肥料生产中排放的废水,去除水中的离子,处理电镀废水,并且看起来似乎是从废水中去除氰化物和有选择性的去除重金属的一种很有前途的方法。,2.8.3电渗析 电渗析是一种都在电场作用下,离子通过渗透膜从溶液中输送到另一断的电极膜过程。在离子上的电荷使得这些离子能够通过用离子交换聚合体制作的膜。为此,需要在两端电极上施加的电压产生电场。由于在电渗析中所使用的膜具有选择性输送荷正电荷或荷负电荷,以及排斥荷相反电荷离子通过的能力,因此这种技术能够成功的用于电解质的浓缩、去除或分离目的。,2
13、.8.4冷冻结晶 冷冻结晶是一种在危险废物处理中欧冠尚未完全发展到商业应用程度的相分离过程。大多数研究开发主要将其用于水除盐。,2.8.5胶结作用 胶结作用是在沉积物或岩石的空隙中形成的化学沉淀紧密与沉淀物或岩石的颗粒粘附在一起的工程。除了已知在广范围的各种胶结矿物,如石膏、白玉石等外,一些常见的胶结矿物是石英、方解石和赤铁矿。压力溶液在局部会诱导产生胶结矿物,但许多胶结矿物是由原来存在于流体相溶液中的新矿物组成。胶结作用通过填充颗粒间存在的空隙空间,从而减少了孔隙率。,3 改变物质的方法改变物质性质的主要包括:中和 沉淀 解毒 氧化 还原,3.1 中和 中和是通过加入其它药剂,调节酸性(低P
14、H值)或碱性(高PH值)溶液的PH到中性(PH=7)的反应。处理后的流出液除了有沉淀产生和气体释放外,其物理形态基本上没有发生变化。这种处理方法在常常由于水相液体和非水相液体、泥浆和污泥的PH调节,在废物处理中也被广泛地采用。,中和处理过程示意图:,中和一般作为一种预处理方法使用。例如:重金属沉淀将从中和开始。中和反应能在液体或气体中进行。一般用作中和的材料有:对酸性液体:石灰石(Ca(OH)2),苛性碱(NaOH)或纯碱对碱性液体:硫酸(H2SO4)或盐酸(HCl)选择中和药剂时应根据处理过程的要求或费用进行确定。中和反应可能是放热反应,会使温度升高到可能令人难以忍受的程度。中和并不会使废物
15、的危险性减少,他只能是下一步废物处理过程的预处理。,3.2 沉淀 化学沉淀是从溶液,如含有有毒金属的工艺废水中去除溶解(离子)金属的长剑方法。金属离子通过在溶解的金属化合物和沉淀剂之间发生化学反应转变为不溶解的颗粒,然后通过沉淀和或过滤去除上述反应形成的颗粒物,在这种工艺过程中所需要的典型单元操作包括:中和、沉淀、混凝絮凝、固液分离和脱水。,3.3 氧化还原 氧化还原是一种一个或多个电子从解毒剂转移到毒性化合物的过程,在危险废物处理中主要来接解毒。例如,氧化被用来将氰化物改变为像氰酸盐或二氧化碳这样的毒性很小的物质。,一般的解毒过程见图:,某些普通的解毒试剂及其作用,3.4 光分解光分解十一哥
16、几首管、改变其成分(光化学变化)的过程。光化学设备通常有两部分组成:容纳被照射物料的的容器光源光分解中所使用的容器有两种设计类型:光源浸入反应介质中光源设计在饥介质外部光源通常采用汞谐振灯,有三种类型:低压中压高压,5废物固化/稳定化 固化/稳定化是通过化学或物理方法,使有害物质转化成物理或化学特征性更加稳定的惰性物质,降低其有害成分的浸出率,或使之具有足够的机械强度,从而满足再生利用或处理要求的过程。实质上,固化稳定化是最常用的物理化学技术之一。将危险废物变成高度不溶性的稳定物质,这就是固化、稳定化。固化稳定化是一种将废物与能聚结成固体的材料混合,从而将废物捕获或者固定在这个固体结构中的技术
17、。虽然固化和稳定化这两个专业术语通常是可以相互通用的,但在控制废物方面它们代表着不同的概念。固化是在危险废物中添加固体剂,使其转变为不可流动固体或形成紧密固体的过程。固化的产物是结构完整的密实固体,这种固体可以以方便的尺寸大小进行运输,而无需任何辅助容器。稳定化是将有毒有害污染物转变为低溶解性、低迁移性及低毒性物质的过程。,根据废弃物的性质、形态和处理目的可供选择的有以下几种方法固化/稳定化方法:水泥固化,适用于重金属、废酸、氧化物石灰固化,适用于重金属、废酸、氧化物塑性固化法,属于有机性固化/稳定化处理技术,从使用的材料的性能不同可以把该技术划分为热固化型塑料包容和热塑性包容两种方法有机聚合
18、物稳定法,不适于处理酸性及有机废物和强氧化性废物,多数用于体积小的一些无机化学废物玻璃固化技术。也称熔融固化,适用对象为不挥发的高危害性废物及核废料自胶结固化,利用废物自身的胶结特性来达到固化目的的方法。适用于含有大量硫酸钙和亚硫酸钙的废物药剂稳定化技术,药剂稳定化技术已处理重金属废物为主,5.1 水泥固化 对于不同种类的废物都采用以水泥为固化基材的于处理工艺。水泥是最常用的危险废物稳定剂,由于水泥是一种无机胶结材料,经过水花放映后可以生成坚硬的水泥固化体,所以在废物处理是最常用的是水泥固化技术。水泥的品种很多,例如,普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矾土水泥、沸石水泥等都可以作为废物固化处理的
19、基材。其中在常用的普通硅酸盐水泥(波特兰水泥)使用石灰石、粘土以及其他硅酸盐物质混合在水泥窑中高温下煅烧,然后研磨成粉末状,它是钙、硅、铝及铁的氧化物,主要成分是硅酸二钙和硅酸三钙。在水泥稳定化时,是将废物于水泥混合起来。如果在废物中没有足够的水分,还要加入使之水化。水化以后的水泥形成于岩石性能相近的,整体的钙铝酸盐的坚硬晶体结构。废物被惨入水泥的基质中,在一定条件下,废物经过物理的、化学的作用更进一步减少它们在废物水泥基质中的迁移率,如形成溶解性比金属离子小得多的金属氧化物。人们还经常把少量的飞灰、硅酸钠、膨润土或专利场频这些活性剂加入水泥中以增进反应过程。最终依靠所加药剂是粒状的像土壤的物
20、料变成了黏合的块,从而使大量的废物稳定化/固化。,以水泥为基材的稳定化/固化技术已用于处理含不同金属(如铬、镉、铜、铅、锌)的电镀污泥,也已用于处理含有机物的复杂废物,如含PCBs、油脂、氯乙烯、二氯乙烯、树脂、石棉等的废物。许多化合物会干扰固化过程,如锰、锡和铜等的可溶性盐类会延长凝固是将并大大降低固化体的物理强度。游侠杂志如有机物、淤泥及某些粘土也会大大延长凝固时间。研究表明,这些杂质以及其他不溶物,当其颗粒小到能通过200目筛子时就会较大的颗粒包裹起来,并消弱废物于水泥的结合力。,5.2 石灰/粉煤灰固化 石灰/粉煤灰固化技术是指以石灰、垃圾焚烧飞灰、水泥窑灰以及熔矿炉炉渣等具有火山灰反
21、应的物质为固化基材而进行的危险废物固化/稳定化的操作。在适当的催化环境下惊醒波索来放映,将污泥中的重金属成分既富于所产生的胶体结晶中。但因火山灰反应不似水泥水合作用,石灰系固化处理所能提供的结构强度不如水泥固化,因而较少单独使用。常用技术是加入氢氧化钙(熟石灰)的方法是污泥得到稳定。与废物中物质进行放映的结果,石灰石中的钙与硅铝酸根会产生硅酸钙、铝酸钙的水化物,或者硅铝酸钙。与在其他稳定化过程中一样,与石灰同时性废物中加入少量添加剂,可以过得额外的稳定效果(如存在可溶性钡时加入硫酸根)。使用石灰作为稳定剂也和使用烟道灰一样具有提高PH值的作用。此种方法也基本上应用于处理重金属污泥等无机污染物。
22、,石灰与凝硬性物料结合会产生在化学及物理上将废物包裹起来的粘结性物质。天然和人造材料都可以用,包括火山灰和人造凝硬性物质。人造材料如烧过的粘土、页岩核废油页岩、烧锅的纱网、少结果的砂浆和粉煤灰等。化学固定法中最常见的凝硬性物质是粉煤灰和水泥窑灰。这两种物料本身就是废料,应此这种方法具有共同处置的明显优点。对石灰凝硬性物料反应机理的推测认为:凝硬性物料经历着与沸石类化合物相似的反应,即它们的碱离子成分相互交换。另一种解释认为主要的凝硬性反应是由于像水泥的水合作用那样,生成了硅酸三钙的新的水合物。用凝硬性材料稳定化/固化处理的废物有右肋污泥、含不同金属(铝、铜、铅、铬、砷)的电镀污泥以及废酸和木材
23、防腐剂。,5.3 药剂稳定化 重金属类废物量大面广,在危险废物中所占比例较高。对于这一部分废物可以考虑采用国际上比较常用的药剂稳定化技术。根据废物中所含的重金属种类,可以采用的稳定化药剂有:石膏 漂白粉 硫代硫酸钠 硫化钠 高分子稳定有机稳定剂,经药剂处理后的重金属类废物其增容率很小,某些情况下还能小于1。由于重金属类废物在处理的比例较高,这样能够极大降低由于使用石灰或水泥而增加的处理后体积,能够节省大量的库容,提高填埋场的使用寿命。而且经药剂稳定化技术处理后的重金属比较容易达到填埋控制标准,减少处理后废物二次污染的风险。,6 预处理技术 预处理技术有助于分类收集、分类处理,可以实现危险废物的
24、资源化,进一步减少危险废物的最终处理量,降低处理难度和运行成本,提高危险废物的管理水平。,6.1 焚烧预处理技术 焚烧法是危险废物的一种高温处理技术,危险废物在温度为85C的第一燃烧室焚烧后,产生的烟气进入温度为12oC的第二燃烧室焚烧以破坏各种有害物质L2J。该种方法具有减量化和无害化程度高的优点,但由于焚烧工艺缺陷或操作不当,也易造成少量的多氯联苯(VCB、多环芳香烃(PAH处理不完全或微量二恶英(PCDD)的产生;且飞灰和底灰中还残留不能处理的重金属物质,因此,需采用适当的预处理技术来减少此类影响,常用的预处理技术有以下几种:(1)破萃、分选。对于固态的焚烧废料,通常要进行破萃、分选处理
25、,破萃成一定粒度的废料不仅有利于焚烧,而且破萃后的分选有利于有价值资源的回收利用(如废旧金属的回收),并且降低焚烧成本。(2)剔除不宜焚烧的危险废物。不宜焚烧的危险废物包括:燃烧值小的;不能在焚烧中处理的有毒化合物;含有大量重金属的化合物。(3)分离、烘干。对于含水量较高的危险废弃物,不能直接焚烧,应进行分离及烘干,减少焚烧体积,增加燃烧值。分离可采用离心、压滤等技术;烘干可采用直接烘干(接触法)、间接烘干(对流法)、辐射烘干(红外线、微波)等技术。,(4)沉淀、固化。对难以分离及烘干的含水率较高的危险废物,可采用沉淀及固化技术,减少焚烧体积,增加燃烧值。沉淀技术主要通过添加药剂达到固液分离的
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